三電平PWM整流器MPCC策略研究

在每個(gè)采樣周期開始時(shí)進(jìn)行A／D采樣，再將上個(gè)采樣周期求得的最優(yōu)開關(guān)狀態(tài)輸出。對采樣得到的網(wǎng)側(cè)相電流、相電壓進(jìn)行3／2坐標(biāo)變換，利用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型對電流進(jìn)行預(yù)測和延時(shí)補(bǔ)償。電流給定值由直流母線電壓外環(huán)求得。根據(jù)2個(gè)電容電壓和三電平27種電壓矢量對中點(diǎn)的影響關(guān)系，求得中點(diǎn)電位的目標(biāo)函數(shù)。最后建立包含電流偏差和中點(diǎn)電位的總目標(biāo)函數(shù)，滾動(dòng)優(yōu)化，選取與目標(biāo)函數(shù)最小值相對應(yīng)的最優(yōu)電壓矢量，選定與最優(yōu)電壓矢量相對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)。在下一采樣周期應(yīng)用此開關(guān)狀態(tài)，循環(huán)往復(fù)。
3．1 電流預(yù)測值的延時(shí)補(bǔ)償
三電平PWM整流器MPCC策略在硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)計(jì)算量大，尤其在進(jìn)行27次滾動(dòng)優(yōu)化時(shí)消耗大量時(shí)間，產(chǎn)生延時(shí)。若不進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)際電流會在給定電流周圍振蕩，增大電流諧波含量。為提高M(jìn)PCC策略的控制性能，需對電流預(yù)測值進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償。在每個(gè)中斷周期對網(wǎng)側(cè)電流值進(jìn)行兩次預(yù)測，以減小延時(shí)的影響。利用式(3)求得電流的第1次預(yù)測值iα(k+1)，iβ(k+1)，將式(3)向前推算一步，求得電流的第2次預(yù)測值為：

3．2 中點(diǎn)電位控制
三電平整流器27種電壓矢量的空間分布如圖2所示，每種矢量對中點(diǎn)電位的影響不同。其中小矢量u1～u6對中點(diǎn)電位產(chǎn)生重要影響，合理分布其作用時(shí)刻可達(dá)到對中點(diǎn)電位的控制。例如，u2包含兩種開關(guān)狀態(tài)(1 1 0)，(0 0 -1)，這兩種狀態(tài)對網(wǎng)側(cè)電流幅值相位的影響相等，但其對中點(diǎn)電位的影響相反。在此基礎(chǔ)上提出了一種基于查表的三電平PWM整流器MPCC中點(diǎn)平衡方法。

設(shè)中點(diǎn)電位調(diào)節(jié)系數(shù)為m，表1示出m與u1～u6的關(guān)系表，選其他矢量時(shí)，m=0。可列寫出中點(diǎn)電位控制的目標(biāo)函數(shù)，即：
Jmp=m[uC1(k)-uC2(k)] (5)
根據(jù)第k次采樣周期獲得的中點(diǎn)電容電壓uC1(k)，uC2(k)，求取它們的偏差，根據(jù)此偏差周期性調(diào)整同一小矢量對應(yīng)的兩種開關(guān)狀態(tài)作用次序。例如，uC1(k)與uC2(k)偏差大于零時(shí)，在滾動(dòng)優(yōu)化時(shí)，按表1選取m的值，利用式(5)選擇使其偏差減小的開關(guān)狀態(tài)，以達(dá)到對中點(diǎn)電位的控制。